Steuern Sie Licht und Nanopartikel, um unterschiedliche Bilder anzuzeigen und dann andere Daten zu übertragen
Die Hauptsache über die neue Arbeit der Wissenschaftler
Um genau zu verstehen, was die Forscher taten, denken Sie an ein Fenster. Auf der einen Seite ist ein Bild eingraviert, auf der anderen Seite ist das Bild jedoch völlig anders.
Das mag unmöglich erscheinen, aber tatsächlichDas sind die Ergebnisse von Wissenschaftlern der National University in Australia (ANU). Das Team hat winzige, durchscheinende Nanopartikel entwickelt, die zwei unterschiedliche Bilder zeigen, wenn sie aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden.
Während eines der Experimente erstellten Wissenschaftler ein Dia, das gleichzeitig den australischen Kontinent und das Sydney Opera House darstellte.
Eine Folie, die zwei Bilder gleichzeitig zeigt
Das Fachgebiet, das Wissenschaftler untersuchen, wird aufgerufennichtlineare Optik. Entdeckungen in diesem Bereich könnten zur Verbesserung des Photonic Computing genutzt werden, also Computern, die zur Datenübertragung sichtbares oder infrarotes Licht anstelle von Strom nutzen.
Wie funktioniert das?
Normalerweise bewegt sich Licht auf demselben Weg durch dasselbe Material, beispielsweise Glas oder Wasser.
Die Forscher beschlossen, diesen Prozess umzukehren undhaben winzige Gläser entwickelt, die in Form von Zylindern mit Nanopartikeln beschichtet sind. Um ein Gefühl für die Größenordnung zu bekommen, stellen Sie sich vor, dass 12.000 dieser Partikel in den Querschnitt eines menschlichen Haares passen könnten.
Diese Nanopartikel kontrollierten den Lichtfluss, ähnlich wie Verkehrszeichen, die dem Verkehr die Richtung weisen, erklärt der Physiker Sergey Kruk.
Schematische Darstellung der Ausbreitung von Licht
„Wir konnten die Lichtausbreitung asymmetrisch gestalten. Wenn es sich also vorwärts/rückwärts ausbreitet, erhalten wir völlig unterschiedliche Ergebnisse“, sagte er.
Die Autoren der Arbeit nennen diese "Verkehrszeichen" nichtlineare dielektrische Resonatoren.
Die zylinderförmigen Nanopartikel wurden aus zwei Schichten Silizium und Siliziumnitrid hergestellt. Jede Schicht hatte einen anderen Brechungsindex. Das bedeutet, dass das Licht jedes Medium unterschiedlich durchdringt.
Nanopartikel können so platziert werden, dass sieleuchteten oder waren dunkel, wenn Licht sie vorwärts oder rückwärts durchdringt. Es ist wie winzige Pixel, die entweder leuchten oder nicht leuchten. Die Autoren machten daraus ein Muster, das zusammen wie ein einziges Bild aussah.
„Normalerweise bestehen Bilder aus einzelnen Pixeln. Und wir können diese Pixel zu beliebigen Mustern zusammensetzen“, sagte Crook.
Benjamin Eggleton, Direktor des InstitutsNanotechnology in Sydney nannte diese Studie ein wichtiges Ergebnis. Dies, sagt er, sei eine wichtige Physik, die in verschiedenen Anwendungen genutzt werden könne. Die naheliegendste Anwendung, sagt er, sind nanophotonische Komponenten für Computer.
Schlüsselelement der elektronischen Datenverarbeitung und komplexMikrochip-Architektur - Diode. Es lässt Strom nur in eine Richtung fließen. In der Photonik oder beim Light-based Computing wird anstelle einer Diode ein Isolator verwendet.
Laut Professor Eggleton sind die heutigen Isolatoren sehr sperrig und schwer herzustellen, aber die Arbeit der ANU-Wissenschaftler könnte zu kleinen und einfachen Designs führen.
Photonische Schaltungen oder optisches Computingdie Zukunft des Computing genannt. Sie können kleiner gemacht werden als elektronische, und sie laufen auch mit höheren Geschwindigkeiten, verbrauchen weniger Strom und erzeugen weniger Wärme.
Viele globale Quantencomputing-Unternehmen verlassen sich auf photonische Schaltkreise, bemerkt Eggleton.
Was ist mit dem Internet?
Es gibt auch die Meinung, dass neue Technologien helfen werdenMachen Sie das Internet schneller und billiger. Dr. Lei Wang von der Southeast University in China sagte: „Obwohl der Zweck dieser Bilder hauptsächlich künstlerischer Natur ist, zeigen sie das Potenzial dieser neuen Technologie.“
„In realen Anwendungen können diese Nanopartikel zu komplexen Systemen zusammengesetzt werden, die den Lichtfluss effektiv steuern – zum Beispiel in der Kommunikationsinfrastruktur der nächsten Generation.“
Laut Dr. Crook ist die FähigkeitDurch die Steuerung des Lichtflusses im Nanomaßstab wird sichergestellt, dass das Licht „dort hinkommt, wo es hin soll, und nicht dorthin, wo es nicht hin soll“. Dadurch könne eine schnellere Internetverbindung geschaffen werden, deren Betrieb weniger Strom benötige, stellt das Team fest.
Im Jahr 2020 erschufen Wissenschaftler beispielsweise ein Photonein Schema, das 44,2 Terabit Daten pro Sekunde über eine Glasfaser über eine Entfernung von 76 km überträgt. Dies ist etwa eine Million Mal schneller als die durchschnittliche Breitband-Download-Geschwindigkeit.
Crook glaubt, dass Physiker heute erst begonnen haben zu verstehen, wie intensives Licht die Struktur von Materialien im Nanobereich beeinflusst.
„Heute sind Wissenschaftler im Management unglaublich erfolgreich gewordenelektrischer Strom, aber wir wissen immer noch wenig über die Steuerung von Lichtstrahlen. Diese Forschung könnte der erste wichtige Schritt zur Schaffung eines komplexen Geräts zur Steuerung der Bewegung von Lichtstrahlen sein. „Das ähnelt den Geräten aus der Mitte des 20. Jahrhunderts, die die Bewegung elektrischer Ströme kontrollierten“, schloss Crook.
Weiter lesen:
Der junge Stern „versteckte“ etwas, das die Sicht der Wissenschaftler auf das Universum veränderte. Die Hauptsache
Zwei Planeten in der Nähe der Erde, die unserem sehr ähnlich sind
Physiker haben einen Atomlaser geschaffen, der ewig funktionieren kann